Российские переработчики Эльбруса отстают от своих зарубежных конкурентов, что вполне объяснимо, поскольку этот сектор все еще находится в стадии становления. Однако стоит выяснить, насколько велик этот разрыв.
«Эльбрусы» приблизились по производительности к Intel 2014 года
В распоряжении одного энтузиаста были серверные процессоры «Эльбрус», которые он использовал для тестов, чтобы сравнить производительность этих чипов с обычными моделями Intel и AMD.
В Интернете были опубликованы результаты частного исследования, сравнивающего производительность отечественных процессоров «Эльбрус 8С». Выводы эксперта под псевдонимом Seti уже некоторое время находятся на интернет-форумах. Они были опубликованы 27 февраля 2020 года Максимом Горшениным из MCST, компании-разработчика рассматриваемых чипов, на своем сайте.
«Эльбрус-8С» — это восьмиядерный центральный процессор серверного класса. Указанная тактовая частота составляет до 1300 МГц. Чип разработан и изготовлен по технологическим нормам 28 нм. Его архитектура позволяет выполнять до 25 операций за тактовый цикл на каждом ядре — 250 миллиардов операций с плавающей запятой в секунду.
Автор исследования отмечает, что ему удалось оценить эффективность работы напрямую, а не косвенно. «И это очень интересно, — говорит он, — еще и потому, что очень большое количество приложений в коммерческом секторе, таких как базы данных, веб-серверы и тому подобное, в основном выполняют целочисленные операции, а не операции с плавающей запятой (хотя они существуют в изобилии).
Для исследования были использованы ресурсы тематического проекта RakeSearch Карельского научного центра Российской академии наук.
В сравнении с грандами
Сначала автор изучил производительность нити. Таким образом, он признает, что сами по себе они мало что говорят, но позволяют сделать некоторые выводы.
«С одной стороны, «однопоточный» Эльбрус-8С проигрывает в скорости вычислений современным настольным процессорам (отмечены зеленым цветом) в два-три раза, в некоторых случаях даже до четырех раз. Однако по сравнению с серверными процессорами (отмечены синим цветом) разница сокращается до полутора-двух раз, поскольку их частоты гораздо ниже. Но у них больше ядер и потоков. А у «Эльбруса» частота еще ниже, всего 1,3 ГГц, и если мы примем это во внимание, то увидим, что его производительность за такт как минимум не уступает лучшим настольным и серверным процессорам.
Далее автор обсуждает валовую производительность. Количество потоков, распознаваемых клиентом BOINC, указано в скобках после модели процессора. Что касается диаграммы, эксперт поясняет, что речь идет не об отдельных чипах, а о системах на их основе. «В случае настольных процессоров (также отмеченных зеленым цветом) в системе может быть только один CPU, — говорит автор; — в случае серверных систем на базе Xeon E5 — до двух CPU. Однако в случае с Эльбрус 8С на одном сервере может быть установлено до четырех процессоров. И это значительно снижает задержки, когда тот же Xeon E5-2683 v3 имеет 14 ядер (и 28 потоков) на слот, а «Эльбрус» — восемь. Двухслотовую машину с 28 ядрами уже можно сравнить с машиной на базе Эльбруса с 32″. Обратите внимание, что IntelXeon E5-2683 v3 был выпущен в 2014 году.
По словам автора, из диаграммы видно, что существующие модели не могут конкурировать с настольными системами ни по производительности, ни, скорее всего, по цене — это не интересно. «С другой стороны, ситуация в области серверов гораздо интереснее, — добавляет он, — Система, похожая на сервер с двумя Xeon E5-2683 v3, будет стоить около 10-12 тысяч долларов, и вполне возможно, что «Эльбрус» уже может конкурировать на этом рынке в некоторых областях». В случае запланированного увеличения количества ядер (16 и 32) и частот, ситуация может даже улучшиться.»
Из истории
Прежде всего, «Эльбрус» — это архитектура процессора и компьютеры на его основе. Первоначально они разрабатывались по заказу военных как часть систем противоракетной обороны. В этом отношении иностранцам нельзя доверять.
Разработка началась в 1973 году, когда рассматривались ведущие на тот момент параметры: мультипроцессор и суперкомпьютер. Последний термин относится к способности процессора использовать несколько декодеров инструкций и передавать данные большому количеству блоков исполнения одновременно. Так родился многопроцессорный вычислительный комплекс «Эльбрус-1», который был введен в эксплуатацию в 1980 году. Он имел до двенадцати процессоров, производительность до 12 миллионов операций в секунду и рабочую память 64 Мб. Последняя цифра сегодня кажется смешной, но для того времени она была впечатляющей.
Следующая версия была выпущена в 1985 году; это был улучшенный Эльбрус-2 с 144 Мб оперативной памяти. Третья модификация должна была иметь 16 процессоров, однако в 1990-х годах страна переживала не лучшие времена, финансирование прекратилось, и проект был отменен. После того как ситуация стабилизировалась как внутри страны, так и на мировой арене, развитие российской техники возобновилось. Давайте посмотрим, что принесли нам эти дни.
Если вы интересуетесь историей компании Intel, прочитайте статью «Кто был первым процессором — Intel 404».
Ассортимент
Ассортимент не очень разнообразен. Модели процессоров от 2C до 8C были разработаны для корпоративного сектора и активно использовались внутри страны в течение длительного времени. Модификации Эльбрус 4С/8С используются для серверов, мощных встраиваемых компьютеров и простых настольных компьютеров. Мощный 16C должен быть запущен в 2021 году и предназначен для суперкомпьютеров. Объективное сравнение процессора Эльбрус 16С с процессором Intel мы сможем провести только после его выхода. Пока мы можем только строить догадки на основе существующих моделей.
Сравнение с мировым лидером
Когда речь заходит о том, насколько процессор конкурентоспособен на рынке, его сравнивают с конкурентами в основном по частоте. Для объективности мы сравниваем модели Intel, выпущенные в тот же период, с некоторыми процессорами «Эльбрус».
Частота
Эльбрус значительно отстает по частоте, в среднем на 3 ГГц, но прирост скорости сопоставим. И иностранцы, и наш производитель увеличивают частоту на 0,5 ГГц в среднем каждые четыре года. Для Intel этот показатель теперь будет снижаться, поскольку они практически достигли потолка в 5 ГГц.
Еще один параметр, который также очень важен, — это количество ядер. Сейчас разработка ведется именно за счет такого количества ядер, потому что повысить частоту уже проблематично, а заглохнуть — не вариант. По этому критерию задержку нельзя назвать критической. В среднем мы отстаем всего на два ядра, и темпы роста очень высоки. Это не относится к серверным процессорам Intel, если сравнить их, то разница будет больше.
Техпроцесс
Это также очень важный показатель. Чтобы разместить больше транзисторов на чипе, производители стараются сделать толщину слоя транзисторов как можно меньше. В последние годы Intel остановилась на толщине 14 нм, массовое производство по 10 нм техпроцессу только ожидается.
Отечественный производитель очень быстро сокращает технологический процесс, но пока ему удалось лишь приблизиться к толщине в 16 нм. Развитие этого критерия станет очевидным только после запуска модели 16C. Intel будет выпускать 10-нм образцы с 2021 года. Но даже их нельзя считать передовыми по сравнению с AMD, которая уже достигла 7 нм. Разница заметна, остается только надеяться на быстрое развитие.
Количество транзисторов
За последние четыре года Эльбрус значительно увеличил количество транзисторов, более чем в семь раз. Если мы сохраним этот темп, то наши переработчики догонят американских менее чем через год. Однако на данный момент мы все еще почти вдвое быстрее, что связано с переходом на 10-нм технологический процесс.
Какими были ЭВМ Эльбрус
Эльбрус — это название микропроцессорной архитектуры и компьютеров на ее основе.
В 1973 году академик В.С.Бурцев начал разработку компьютера «Эльбрус» в СССР.
Всеволод Сергеевич Бурцев
В 1980 году был разработан компьютер «Эльбрус-1». Эльбрус-1 состоял из 10 ядер с 12 миллионами IOPS и 64 МБ оперативной памяти.
Суперкомпьютер «Эльбрус-1
В 1985 году был разработан компьютер «Эльбрус-2». Эльбрус-2 также имел 10 ядер, но его производительность составляла 125 миллионов IOPS и 144 МБ оперативной памяти.
Суперкомпьютер «Эльбрус-2
Небольшое дополнение про процессоры в ЭВМ Эльбрус-1 и Эльбрус-2
На «старых» «Эльбрусе-1» и «Эльбрусе-2» стояли корпусные процессоры.
Эльбрус-1 и Эльбрус-2 использовались в радиолокационных станциях, ядерных центрах, а также в центре управления космосом.
Третий компьютер «Эльбрус-3», который должен был увеличить количество ядер до 16 и улучшить другие функции, так и не был реализован из-за распада СССР.
Вынужденное сотрудничество с Американским партнером
В 1992 году на базе высококвалифицированного персонала было создано ТОО «МЦСТ», которое в настоящее время называется АО «МЦСТ».
MCST переводится как.
До 2007 года компания производила следующие компьютеры на архитектуре Sparc:
- MCST-R100,
- MCST-R150,
- ICST-R500,
- ICST-R500S.
Благодаря сотрудничеству с 1992 по 2007 год, MCST дожил до наших дней, изучая современный дизайн процессоров и опираясь на свой уже огромный опыт в области программного обеспечения.
В то же время MCST не забыла архитектуру «Эльбрус» и разработки на ее основе.
